单片机原理与应用 第6章 单片机系统的并行扩展.ppt
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1、第六章第六章 单片机系统扩展技术单片机系统扩展技术3 3 3 3并行接口的扩展并行接口的扩展并行接口的扩展并行接口的扩展4 4 4 4D/AD/AD/AD/A接口的扩展接口的扩展接口的扩展接口的扩展 5 5 5 5A/DA/DA/DA/D接口的扩展接口的扩展接口的扩展接口的扩展 2 2 2 2存储器的扩展存储器的扩展存储器的扩展存储器的扩展1 1 1 1 单片机的并行扩展原理单片机的并行扩展原理单片机的并行扩展原理单片机的并行扩展原理6.1.1 6.1.1 并行扩展总线并行扩展总线lP0、P2口作为单片机的地址总线和数据总线l地址锁存原理l看时序图注意三个控制引脚的电平变化:ALE、PSEN、
2、WR/RD 为了实现单片机与外部存储器的连接,把单片为了实现单片机与外部存储器的连接,把单片机的地址线分为机的地址线分为片内地址线片内地址线和和片选地址线片选地址线两部分两部分。l片内地址线片内地址线通常直接或通过地址锁存器与相应存储通常直接或通过地址锁存器与相应存储器地址线相连。器地址线相连。l片选地址线片选地址线通常直接或通过地址译码器和存储器芯通常直接或通过地址译码器和存储器芯片的片的CE相连,也可以悬空不用。相连,也可以悬空不用。6.1.2 6.1.2 地址译码方法地址译码方法l线选法 用某一位地址线直接连到所扩展的芯片的片选端。A15A14A13A12A3A2A1A0011XX000
3、0#单元011XX0011#单元011XX0102#单元011XX0113#单元011XX0004#单元011XX1015#单元011XX1106#单元011XX1117#单元0#芯片 关于地址重叠关于地址重叠:有一个以上有一个以上CPU地址与存储单元对应。地址与存储单元对应。X为无关项,即无论X取0,或取1,都不会影响对单元的确定,0#芯片中每个单元都有210个重叠地址。当X由全“0”,变到全“1”时,0#芯片的地址范围即为6000H7FFFH。基本地址范围:6000H6007H。l全地址译码法 片选地址线全部参加译码常用地址译码器:2-4译码器:74LS139 3-8译码器:74LS138
4、 4-16译码器:74LS154单元地址唯一、地址空间能充分利用,不存在地址重叠。l部分地址译码法 片选线中只有一部分参与译码,其余部分是悬空,具有重叠地址 一、一、MCS-51MCS-51用于扩展存储器的外部总线信号:用于扩展存储器的外部总线信号:P P0.00.7:8 8位数据和低位数据和低8 8位地址信号,复用总线位地址信号,复用总线ADAD0 07 7。P P2.02.7:高高8 8位地址信号位地址信号ABAB8 81515ALEALE:地址锁存允许控制信号地址锁存允许控制信号PSENPSEN:片外程序存储器读控制信号片外程序存储器读控制信号RDRD:片外数据存储器读控制信号片外数据存
5、储器读控制信号WRWR:片外数据存储器写控制信号片外数据存储器写控制信号EAEA:程序存储器选择程序存储器选择6-26-2 存储器的扩展存储器的扩展二、二、扩展程序存储器电路:扩展程序存储器电路:80318031扩展扩展3232KB EPROMKB EPROMIntel 27256 Intel 27256 常用常用EPROMEPROM芯片:芯片:Intel 2716(2K8Intel 2716(2K8位位)、2732(42732(4KB)KB)、2764(8KB)2764(8KB)、27128(16KB)27128(16KB)、27256(32KB)27256(32KB)、27512(64KB
6、)27512(64KB)。(a)实际连线表示法三三.扩展数据存储器电路:扩展数据存储器电路:常用常用RAMRAM芯片:芯片:Intel 6116(2KB)Intel 6116(2KB)、6264(8KB)6264(8KB)、62256(32KB)62256(32KB)。80318031扩展扩展8 8KB RAM KB RAM Intel 6264Intel 6264四四四四.程序与数据存储器扩展电路程序与数据存储器扩展电路程序与数据存储器扩展电路程序与数据存储器扩展电路单片机连接单片机连接 8 8KB EPROM 2764 KB EPROM 2764 和和 8 8KB RAM 6264 KB
7、RAM 6264 各一片各一片 单片机往往通过P0和P2口构成扩展总线,扩展EPROM、RAM或其它功能芯片,MCS-51单片机可提供给用户使用的I/O口只有P1口和部分P3口。因此,在大部分的MCS-51单片机应用系统设计中都需要进行I/O口的扩展。6-46-4 并行接口的扩展并行接口的扩展 6-4-1 用用74系列器件扩展并行系列器件扩展并行I/O口口 6-4-2 6-4-2 可编程并行可编程并行I/OI/O扩展接口扩展接口82558255A A 1.1.数据线数据线D D0 07 7:传送计算机与传送计算机与82558255之间的数据、控制字和状态字。之间的数据、控制字和状态字。PAPA
8、0 07 7 PBPB 0 07 7 PCPC0 07 7:传传送送82558255与与外外设设之之间间的的数数据据和和联联络络信信息息,PCPC0 07 7可用作数据线或联络线可用作数据线或联络线引脚定义引脚定义引脚定义引脚定义 P0 P2.78051A0A1CS82553732.2.地址线地址线CSCS:片选线片选线A A1 1,A A0 0:口选线,寻址口选线,寻址 PAPA,PBPB,PCPC数据口和控制口。数据口和控制口。例例 求求82558255口地址:口地址:解:解:A A口口(7(7F00H)F00H),B B口口(7(7F01H)F01H),C C口口(7(7F02H)F02
9、H),控制口控制口(7(7F03H)F03H)3.3.读写控制线读写控制线RDRD,WRWR控制计算机与控制计算机与82558255之间的信息传送和流向之间的信息传送和流向4.4.复位线复位线RESETRESET高电平复位,使内部寄存器全部清零。高电平复位,使内部寄存器全部清零。1 182558255A A的结构的结构(1)数据总线驱动器。数据总线驱动器。(2)并行并行I/O端口,端口,A口、口、B口和口和C口。口。A A口:具有一个口:具有一个8 8位数据输出锁存位数据输出锁存/缓冲器和一个缓冲器和一个8 8位数据输入位数据输入锁存器。可编程为锁存器。可编程为8 8位输入输出或双向寄存器。位
10、输入输出或双向寄存器。B B口口:具具有有一一个个8 8位位数数据据输输出出锁锁存存/缓缓冲冲器器和和一一个个8 8位位数数据据输输入入缓缓冲冲器器(不不锁锁存存)。可可编编程程作作为为8 8位位输输入入或或输输出出寄寄存存器器,但但不不能能双向输入输出。双向输入输出。C C口:具有一个口:具有一个8 8位数据输出锁存位数据输出锁存/缓冲器和一个缓冲器和一个8 8位数据输入位数据输入缓冲器(缓冲器(不锁存不锁存)。可分为两个)。可分为两个4 4位口使用。位口使用。C C口除作输入、口除作输入、输出口使用外,还可以作为输出口使用外,还可以作为A A口、口、B B口选通方式操作时的状态口选通方式操
11、作时的状态控制信号。控制信号。(3 3)读)读)读)读/写控制逻辑。写控制逻辑。写控制逻辑。写控制逻辑。CSCS:8255A的片选引脚端;的片选引脚端;RDRD:读控制端,当读控制端,当RD=0RD=0时,允许单片机从时,允许单片机从82558255A A读取数据或状态字;读取数据或状态字;WRWR:写控制端,当写控制端,当WR=0WR=0时,允许单片机将数据或控制字写入时,允许单片机将数据或控制字写入82558255A A;A A0 0、A A1 1:口地址选择。通过口地址选择。通过A A0 0、A A1 1可选中可选中82558255A A的四个寄存器。口的四个寄存器。口地址选择如下:地址
12、选择如下:A A1 1、A A0 0 寄存器寄存器0 0 0 0 寄存器寄存器A A(A A口)口)0 1 0 1 寄存器寄存器B B(B B口)口)1 0 1 0 寄存器寄存器C C(C C口)口)1 1 1 1 控制寄存器(控制口)控制寄存器(控制口)RESETRESET:复位控制端。当复位控制端。当RESET=1RESET=1时,时,82558255复位。复位状态是:控复位。复位状态是:控制寄存器被清除,所有接口(制寄存器被清除,所有接口(A A、B B、C C)被置入输入方式。被置入输入方式。(4 4)A A组组组组B B组控制块。组控制块。组控制块。组控制块。每个控制块接收来自读每个
13、控制块接收来自读/写控制逻辑的命令和内写控制逻辑的命令和内部数据总线的控制字,并向对应口发出适当的部数据总线的控制字,并向对应口发出适当的命令。命令。A组控制块控制组控制块控制A口及口及C口的高口的高4位。位。B组控制块控制组控制块控制B口及口及C口的低口的低4位。位。2.82552.8255A A的的控制字控制字8255A有两种控制字,即方式控制字和PC口位置位/复位控制字。38255A操作方式操作方式(1)方式方式0(基本(基本I/O方式)方式)PA、PB、PC可可分别被定义为方式分别被定义为方式0输入或方式输入或方式0输出。输出。输出具有锁存功能,输入没有锁存。输出具有锁存功能,输入没有
14、锁存。适用于适用于无条件传输数据无条件传输数据的设备,如读一组开关状态、控制的设备,如读一组开关状态、控制一组指示灯,不使用应答信号,一组指示灯,不使用应答信号,CPU可以随时读出开关状可以随时读出开关状态,随时把一组数据送指示灯显示。态,随时把一组数据送指示灯显示。(2 2)方式)方式1 1(应答(应答I/OI/O方式)方式)有选通输入和选通输出两种工作方式。有选通输入和选通输出两种工作方式。A A口和口和B B口皆可独立地设置成这种工作方式,在口皆可独立地设置成这种工作方式,在方式方式1 1下,下,A A口和口和B B口通常用于传送和它们相连口通常用于传送和它们相连外设的外设的I/OI/O
15、数据,数据,C C口用作口用作A A口和口和B B口的握手联络口的握手联络线,以实现线,以实现中断方式传送中断方式传送I/OI/O数据数据。方式方式1输入输入 :设备的选通信号输入线,低电平有效,通常是外设给8255A的信号,表示外设给8255的数据已准备好。IBF:端口锁存器满标志输出线,高电平有效。IBF和设备相连。INTR:中断请求信号线,高电平有效。当 、IBF、INTE都有效时,INTR就置“1”。INTE:8255A端口内部的中断允许触发器。“1”表示中断允许(手动设置)。方式1输出 :输出锁存器满状态标志输出线。表示CPU已将数据输出到此端口。:设备响应信号输入线。表示外设已取走
16、数据。INTR:中断请求信号输出线,高电平有效。当 、和INTE都为“1”时,INTR被置“1”,发出中断请求。(3 3)方式)方式)方式)方式2 2(双向选(双向选(双向选(双向选通通通通I/OI/O方式)方式)方式)方式)方式方式2仅对仅对PA口有意义。口有意义。方式方式2使使PA口成为口成为8位双向三态数据总线口,位双向三态数据总线口,既既可发送数据又可接收数据可发送数据又可接收数据。PA口方式口方式2工作时,工作时,PB口仍可作方式口仍可作方式0和方式和方式1 I/O口,口,PC口高口高5位位作状态控制线。作状态控制线。4.82554.82554.82554.8255编程规定编程规定编
17、程规定编程规定8255825582558255初始化编程:往控制口写入控制字,确定初始化编程:往控制口写入控制字,确定初始化编程:往控制口写入控制字,确定初始化编程:往控制口写入控制字,确定8255825582558255工作方式。工作方式。工作方式。工作方式。方式选择控制字:方式选择控制字:D7=1D7=1C C口置位口置位/复位控制字:复位控制字:D7=0D7=0例:例:82558255PAPA口方式口方式0 0输出单片机片内输出单片机片内RAMRAM数据,数据,PBPB口方式口方式1 1输入输入。PIPIOS:M MOV VDPTRDPTR,#7F03H#7F03H;控制口地址控制口地址
18、M MOV VA A,#86H#86H;写控制字写控制字M MOVXVX DPTRDPTR,A A;设工作方式设工作方式M MOV VDPTRDPTR,#7F00H#7F00H;PAPA数据口地址数据口地址M MOV VA A,R0R0;取取RAMRAM的数据的数据M MOVXVX DPTRDPTR,A A;由由PAPA口输出口输出 例例例例6-4 6-4 6-4 6-4 打印程序打印程序打印程序打印程序 8255825582558255A A A A可采用方式可采用方式可采用方式可采用方式1 1 1 1工作,工作,工作,工作,CPUCPUCPUCPU可采用中可采用中可采用中可采用中断方式控制
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